Индукционный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель полностью закрытого типа с вентиляторным охлаждением ( TEFC ) с торцевой крышкой слева и без торцевой крышки, чтобы показать вентилятор охлаждения справа. В двигателях TEFC внутренние тепловые потери косвенно рассеиваются через ребра корпуса, в основном за счет принудительной конвекции воздуха.

Вид в разрезе статора асинхронного двигателя TEFC , показывающий ротор с лопастями внутренней циркуляции воздуха. Многие такие двигатели имеют симметричный якорь, и раму можно перевернуть, чтобы разместить электрическую соединительную коробку (не показана) на противоположной стороне.

Асинхронный двигатель или асинхронный двигатель представляет собой электродвигатель переменного тока , в котором электрический ток в роторе , необходимый для производства крутящего момента получается путем электромагнитной индукции от магнитного поля от статора обмотки. ^[1] Таким образом, асинхронный двигатель может быть изготовлен без электрических соединений с ротором. ^[a] Ротор асинхронного двигателя может быть как с обмоткой, так и с короткозамкнутым ротором.

Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором широко используются в качестве промышленных приводов, поскольку они самозапускаются, надежны и экономичны. Однофазные асинхронные двигатели широко используются для небольших нагрузок, таких как бытовые приборы, такие как вентиляторы. Хотя асинхронные двигатели традиционно используются для работы с фиксированной скоростью, они все чаще используются с частотно-регулируемыми приводами (VFD) в условиях регулируемой скорости. ЧРП предлагают особенно важные возможности экономии энергии для существующих и будущих асинхронных двигателей в центробежных вентиляторах с регулируемым крутящим моментом , насосах и компрессорах. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором очень широко используются как в приводах с фиксированной скоростью, так и в приводах с регулируемой частотой.

История [ править ]

В 1824 году французский физик Франсуа Араго сформулировал существование вращающихся магнитных полей , названных вращениями Араго . Включая и выключая переключатели вручную, Уолтер Бейли продемонстрировал это в 1879 году, фактически создав первый примитивный асинхронный двигатель. ^{[2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]}

Первый однофазный асинхронный двигатель переменного тока без коммутатора был изобретен венгерским инженером Отто Блати ; он использовал однофазный двигатель для продвижения своего изобретения - счетчика электроэнергии . ^{[9] [10]}

Первые трехфазные асинхронные двигатели без коммутатора переменного тока были независимо изобретены Галилео Феррарисом и Николой Тесла , рабочая модель двигателя была продемонстрирована первым в 1885 году, а вторым - в 1887 году. Тесла подал заявку на патенты США в октябре и ноябре 1887 года. и получил некоторые из этих патентов в мае 1888 года. В апреле 1888 года Королевская академия наук Турина опубликовала исследование Феррариса о его многофазном двигателе переменного тока, в котором подробно описаны основы работы двигателя. ^{[5] [11]} В мае 1888 Тесла представил технический документ Новая система для двигателей переменного тока и трансформаторов с Американского института инженеров - электриков(AIEE) ^{[12] [13] [14] [15] [16] с} описанием трех типов двигателей с четырьмя полюсами статора: один с четырехполюсным ротором, образующим несамозапускаемый реактивный двигатель , другой с ротором с обмоткой. образующий самозапускающийся асинхронный двигатель, а третий - истинный синхронный двигатель с отдельно возбужденным постоянным током, подаваемым на обмотку ротора.

Джордж Вестингауз , который в то время разрабатывал систему питания переменного тока, в 1888 году получил лицензию на патенты Tesla и приобрел в США вариант патента на концепцию асинхронного двигателя Ferraris. ^[17] Тесла также работал в течение одного года в качестве консультанта. Сотрудник Westinghouse К.Ф. Скотт был назначен помогать Tesla, а позже взял на себя разработку асинхронного двигателя в Westinghouse. ^{[12] [18] [19] [20]} Непоколебимо продвигая трехфазную разработку, Михаил Доливо-Добровольский изобрел асинхронный двигатель с ротором в клетке в 1889 году и трехконечный трансформатор в 1890 году. ^{[21] [22]}Более того, он утверждал, что двигатель Теслы был непрактичным из-за двухфазных пульсаций, которые побудили его продолжать свою трехфазную работу. ^[23] Хотя Westinghouse создал свой первый практический асинхронный двигатель в 1892 году и разработал линейку многофазных асинхронных двигателей с частотой 60 Гц в 1893 году, эти ранние двигатели Westinghouse были двухфазными двигателями с намотанными роторами, пока Б.Г. Ламме не разработал ротор с вращающейся обмоткой. ^[12]

Компания General Electric (GE) начала разрабатывать трехфазные асинхронные двигатели в 1891 году. ^[12] К 1896 году General Electric и Westinghouse подписали соглашение о перекрестном лицензировании на конструкцию ротора со стержневой обмоткой, позже названного ротором с короткозамкнутым ротором. ^[12] Артур Э. Кеннелли был первым, кто выявил всю значимость комплексных чисел (используя j для представления квадратного корня из минус единицы) для обозначения оператора поворота на 90 ° при анализе задач переменного тока. ^[24] Чарльз Протеус Стейнмец из GE значительно разработал приложение для сложных величин переменного тока, включая модель анализа, теперь широко известную как асинхронный двигатель.Эквивалентная схема Штейнмеца . ^{[12] [25] [26] [27]}

Усовершенствования асинхронного двигателя, вытекающие из этих изобретений и инноваций, были таковы, что асинхронный двигатель мощностью 100 лошадиных сил в настоящее время имеет те же установочные размеры, что и двигатель мощностью 7,5 лошадиных сил в 1897 году ^[12].

Принцип работы [ править ]

Как в асинхронных, так и в синхронных двигателях мощность переменного тока, подаваемая на статор двигателя, создает магнитное поле, которое вращается синхронно с колебаниями переменного тока. В то время как ротор синхронного двигателя вращается с той же скоростью, что и поле статора, ротор асинхронного двигателя вращается с несколько меньшей скоростью, чем поле статора. Таким образом, магнитное поле статора асинхронного двигателя изменяется или вращается относительно ротора. Это индуцирует встречный ток в роторе асинхронного двигателя, фактически во вторичной обмотке двигателя, когда последняя замкнута накоротко или замкнута из-за внешнего импеданса. ^[28] Вращающийся магнитный поток индуцирует токи в обмотках ротора, ^[29] аналогично токам, наведенным во вторичной обмотке (ах) трансформатора .

Индуцированные токи в обмотках ротора, в свою очередь, создают магнитные поля в роторе, которые противодействуют полю статора. Направление создаваемого магнитного поля будет таким, чтобы противодействовать изменению тока через обмотки ротора, в соответствии с законом Ленца.. Причиной наведенного тока в обмотках ротора является вращающееся магнитное поле статора, поэтому, чтобы противодействовать изменению токов обмотки ротора, ротор начинает вращаться в направлении вращающегося магнитного поля статора. Ротор ускоряется до тех пор, пока величина индуцированного тока ротора и крутящего момента не уравновесит приложенную механическую нагрузку на вращение ротора. Поскольку вращение с синхронной скоростью не приведет к возникновению индуцированного тока ротора, асинхронный двигатель всегда работает немного медленнее, чем синхронная скорость. Разница или «проскальзывание» между фактической и синхронной скоростью варьируется от 0,5% до 5,0% для стандартных асинхронных двигателей с кривой крутящего момента конструкции B. ^[30] Существенная особенность асинхронного двигателя заключается в том, что он создается исключительно за счет индукции, а не отдельно возбуждается, как в синхронных машинах или машинах постоянного тока, или самонамагничивается, как в двигателях с постоянными магнитами . ^[28]

Для индуцирования токов ротора скорость физического ротора должна быть ниже, чем скорость вращающегося магнитного поля статора ( ); в противном случае магнитное поле не перемещалось бы относительно проводников ротора и не возникало бы тока. Когда скорость ротора падает ниже синхронной скорости, скорость вращения магнитного поля в роторе увеличивается, вызывая больший ток в обмотках и создавая больший крутящий момент. Соотношение между скоростью вращения магнитного поля, индуцированного в роторе, и скоростью вращения вращающегося поля статора называется «скольжением». Под нагрузкой скорость падает, а скольжение увеличивается настолько, чтобы создать достаточный крутящий момент для поворота нагрузки. По этой причине асинхронные двигатели иногда называют «асинхронными двигателями». ^[31]${\ displaystyle n_ {s}}$

Асинхронный двигатель может использоваться в качестве индукционного генератора или его можно развернуть, чтобы сформировать линейный асинхронный двигатель.который может напрямую генерировать линейное движение. Генераторный режим для асинхронных двигателей усложняется необходимостью возбуждать ротор, который начинается только с остаточного намагничивания. В некоторых случаях этой остаточной намагниченности достаточно для самовозбуждения двигателя под нагрузкой. Следовательно, необходимо либо защелкнуть двигатель и на мгновение подключить его к сети, находящейся под напряжением, либо добавить конденсаторы, первоначально заряженные остаточным магнетизмом и обеспечивающие требуемую реактивную мощность во время работы. Аналогичным образом работает асинхронный двигатель параллельно с синхронным двигателем, служащим компенсатором коэффициента мощности. Особенностью режима генератора параллельно сети является то, что частота вращения ротора выше, чем в режиме движения. Затем в сеть передается активная энергия. ^[2]Еще одним недостатком асинхронного двигателя-генератора является то, что он потребляет значительный ток намагничивания I ₀ = (20-35)%.

Синхронная скорость [ править ]

Синхронная скорость двигателя переменного тока , является скоростью вращения магнитного поля статора,${\ displaystyle f_ {s}}$

${\ displaystyle f_ {s} = {2f \ over p}}$,

где - частота источника питания, - количество магнитных полюсов, - синхронная скорость машины. Для получения в герцах и синхронной скорости в RPM , формула приобретает следующий вид :${\ displaystyle f}$${\ displaystyle p}$${\ displaystyle f_ {s}}$${\ displaystyle f}$${\ displaystyle n_ {s}}$

${\displaystyle n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)}$. ^{[32] [33]}

Например, для четырехполюсного трехфазного двигателя = 4 и = 1500 об / мин (для = 50 Гц) и 1800 об / мин (для = 60 Гц) синхронная скорость.${\displaystyle p}$${\displaystyle n_{s}={120f \over 4}}$${\displaystyle f}$${\displaystyle f}$

Число магнитных полюсов, равно числу групп катушек на фазу. Чтобы определить количество групп катушек на фазу в трехфазном двигателе, подсчитайте количество катушек, разделите на количество фаз, которое равно 3. Катушки могут занимать несколько пазов в сердечнике статора, что затрудняет их подсчет. . Для трехфазного двигателя, если вы насчитаете в общей сложности 12 групп катушек, у него 4 магнитных полюса. Для 12-полюсной 3-фазной машины будет 36 катушек. Количество магнитных полюсов в роторе равно количеству магнитных полюсов в статоре. ${\displaystyle p}$

На двух рисунках справа и слева над каждой из них изображена двухполюсная трехфазная машина, состоящая из трех пар полюсов, каждая из которых расположена на расстоянии 60 ° друг от друга.

Slip [ править ]

Скольжение, определяется как разница между синхронной скоростью и рабочей скоростью на одной и той же частоте, выраженная в об / мин, или в процентах или соотношении синхронной скорости. Таким образом${\displaystyle s}$

${\displaystyle s={\frac {n_{s}-n_{r}}{n_{s}}}\,}$

где - электрическая скорость статора, - механическая скорость ротора. ^{[34] [35]} Скольжение, которое изменяется от нуля при синхронной скорости до 1, когда ротор останавливается, определяет крутящий момент двигателя. Поскольку короткозамкнутые обмотки ротора имеют небольшое сопротивление, даже небольшое скольжение вызывает большой ток в роторе и создает значительный крутящий момент. ^[36] При полной номинальной нагрузке скольжение изменяется от более 5% для двигателей малого или специального назначения до менее 1% для двигателей большой мощности. ^[37] Эти колебания скорости могут вызвать проблемы с распределением нагрузки при механическом соединении двигателей разных размеров. ^[37] Существуют различные методы уменьшения проскальзывания, часто лучше всего подходят частотно-регулируемые приводы. ^[37]${\displaystyle n_{s}}$${\displaystyle n_{r}}$

Крутящий момент [ править ]

Стандартный крутящий момент [ править ]

Типичное соотношение скорости и крутящего момента стандартного многофазного асинхронного двигателя NEMA Design B показано на кривой справа. Двигатели конструкции B, подходящие для большинства низкопроизводительных нагрузок, таких как центробежные насосы и вентиляторы, ограничены следующими типичными диапазонами крутящего момента: ^{[30] [b]}

• Пробойный крутящий момент (максимальный крутящий момент), 175–300% от номинального крутящего момента
• Крутящий момент заторможенного ротора (крутящий момент при 100% скольжении), 75–275% от номинального крутящего момента
• Повышающий крутящий момент, 65–190% от номинального крутящего момента.

В диапазоне нормальных нагрузок двигателя крутизна крутящего момента приблизительно линейна или пропорциональна скольжению, поскольку значение сопротивления ротора, деленное на скольжение, линейно доминирует над крутящим моментом. ^[38] По мере увеличения нагрузки выше номинальной, коэффициенты реактивного сопротивления утечки статора и ротора постепенно становятся более значительными по сравнению с тем , что крутящий момент постепенно изменяется в сторону крутящего момента пробоя. Когда крутящий момент нагрузки увеличивается сверх момента пробоя, двигатель глохнет.${\displaystyle R_{r}'/s}$${\displaystyle R_{r}'/s}$

Запуск [ править ]

Существует три основных типа малых асинхронных двигателей: однофазные с расщепленными полюсами, однофазные с расщепленными полюсами и многофазные.

В двухполюсных однофазных двигателях крутящий момент стремится к нулю при 100% скольжении (нулевая скорость), поэтому для обеспечения пускового момента требуются изменения статора, например, экранированные полюса . Однофазный асинхронный двигатель требует отдельной пусковой цепи для обеспечения вращающегося поля на двигатель. Нормально работающие обмотки в таком однофазном двигателе могут вызвать вращение ротора в любом направлении, поэтому пусковая схема определяет рабочее направление.

В некоторых однофазных двигателях меньшего размера запуск осуществляется путем поворота медного провода вокруг части полюса; такой полюс называется заштрихованным полюсом. Ток, наведенный в этом витке, отстает от тока питания, создавая запаздывающее магнитное поле вокруг заштрихованной части лицевой стороны полюса. Это обеспечивает достаточную энергию вращательного поля для запуска двигателя. Эти двигатели обычно используются в таких приложениях, как настольные вентиляторы и проигрыватели грампластинок, поскольку требуемый пусковой крутящий момент невелик, а низкая эффективность является приемлемой по сравнению со сниженной стоимостью двигателя и метода запуска по сравнению с другими конструкциями двигателей переменного тока.

Однофазные двигатели большего размера являются двигателями с расщепленной фазой и имеют вторую обмотку статора, питаемую противофазным током; такие токи могут быть созданы, пропуская обмотку через конденсатор или получая разные значения индуктивности и сопротивления от основной обмотки. В конструкциях с конденсаторным пуском вторая обмотка отключается, когда двигатель набирает скорость, обычно либо центробежным переключателем, воздействующим на груз на валу двигателя, либо термистором, который нагревается и увеличивает свое сопротивление, уменьшая ток через вторую обмотку. до незначительного уровня. В конденсаторной перспективе конструкции держать вторые обмотки, когда работает, улучшая крутящий момент. Начало сопротивления В конструкции используется пускатель, включенный последовательно с пусковой обмоткой, создающий реактивное сопротивление.

Самозапускающиеся многофазные асинхронные двигатели создают крутящий момент даже в состоянии покоя. Доступные методы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором включают прямой пуск, пуск реактора пониженного напряжения или автотрансформатора, пуск звезда-треугольник или, все чаще, новые твердотельные программные сборки и, конечно же, частотно- регулируемые приводы (ЧРП). ). ^[39]

Многофазные двигатели имеют стержни ротора, форма которых обеспечивает различные характеристики скорости-момента. Распределение тока в стержнях ротора зависит от частоты индуцированного тока. В состоянии покоя ток ротора имеет ту же частоту, что и ток статора, и имеет тенденцию проходить через крайние части стержней ротора сепаратора (за счет скин-эффекта ). Различные формы стержней могут дать полезные различные характеристики скорости-момента, а также некоторый контроль над пусковым током при запуске.

Хотя многофазные двигатели по своей природе самозапускаются, их расчетные пределы пускового момента и пускового момента должны быть достаточно высокими, чтобы преодолевать реальные условия нагрузки.

В двигателях с фазным ротором соединение цепи ротора через контактные кольца с внешними сопротивлениями позволяет изменять характеристики скорости-момента для управления ускорением и регулированием скорости.

Контроль скорости [ править ]

Сопротивление [ править ]

До развития полупроводниковой силовой электроники было трудно изменять частоту, и асинхронные двигатели с сепаратором в основном использовались в приложениях с фиксированной скоростью. В таких приложениях, как электрические мостовые краны, используются приводы постоянного тока или двигатели с фазным ротором (WRIM) с контактными кольцами для подключения цепи ротора к переменному внешнему сопротивлению, что позволяет регулировать скорость в широком диапазоне. Однако потери в резисторах, связанные с низкоскоростной работой WRIM, являются основным недостатком стоимости, особенно для постоянных нагрузок. ^[40] Приводы двигателей с большим контактным кольцом, называемые системами рекуперации энергии скольжения, некоторые из которых все еще используются, рекуперируют энергию из цепи ротора, выпрямляют ее и возвращают в энергосистему с помощью частотно-регулируемого привода.

Каскад [ править ]

Скорость пары электродвигателей с фазным ротором может регулироваться каскадным соединением или конкатенацией. Ротор одного двигателя соединен со статором другого. ^{[41] [42]} Если два двигателя также соединены механически, они будут работать с половинной скоростью. Эта система когда-то широко использовалась в железнодорожных локомотивах трехфазного переменного тока, таких как FS Class E.333 .

Частотно-регулируемый привод [ править ]

Во многих промышленных применениях с регулируемой скоростью приводы постоянного тока и WRIM заменяются асинхронными двигателями с частотно-регулируемым приводом. Наиболее распространенный эффективный способ управления скоростью асинхронного двигателя многих нагрузок - это частотно-регулируемые приводы. Барьеры на пути к внедрению частотно-регулируемых приводов из-за соображений стоимости и надежности были значительно уменьшены за последние три десятилетия, так что, по оценкам, приводная технология применяется в 30–40% всех вновь установленных двигателей. ^[43]

Преобразователи частоты реализуют скалярное или векторное управление асинхронным двигателем.

При скалярном управлении регулируются только величина и частота напряжения питания без управления фазой (отсутствие обратной связи по положению ротора). Скалярное управление подходит для приложений, где нагрузка постоянна.

Векторное управление позволяет независимо управлять скоростью и крутящим моментом двигателя, что позволяет поддерживать постоянную скорость вращения при изменении момента нагрузки. Но векторное управление дороже из-за стоимости датчика (не всегда) и необходимости более мощного контроллера. ^[44]

Строительство [ править ]

Статор асинхронного двигателя состоит из полюсов, по которым проходит ток питания, чтобы индуцировать магнитное поле, пронизывающее ротор. Чтобы оптимизировать распределение магнитного поля, обмотки распределены в пазах вокруг статора, причем магнитное поле имеет одинаковое количество северных и южных полюсов. Асинхронные двигатели чаще всего работают от однофазного или трехфазного питания, но существуют двухфазные двигатели; Теоретически асинхронные двигатели могут иметь любое количество фаз. Многие однофазные двигатели с двумя обмотками можно рассматривать как двухфазные, поскольку конденсатор используется для генерации второй фазы мощности под углом 90 ° от однофазного источника питания и подачи ее на вторую обмотку двигателя. Однофазные двигатели требуют наличия какого-либо механизма для создания вращающегося поля при запуске. Ротор асинхронного двигателя с клеткой 's токопроводящие шины обычно перекошены, чтобы избежать магнитной блокировки.

Стандартизованные размеры корпуса двигателя NEMA и IEC во всей отрасли приводят к взаимозаменяемым размерам для вала, крепления на лапах, общих аспектов, а также некоторых аспектов фланца двигателя. Поскольку открытая конструкция двигателя с защитой от капель (ODP) допускает свободный воздухообмен извне к внутренним обмоткам статора, этот тип двигателя имеет тенденцию быть немного более эффективным, поскольку обмотки более холодные. При данной номинальной мощности для более низкой скорости требуется рама большего размера. ^[45]

Реверс вращения [ править ]

Способ изменения направления вращения асинхронного двигателя зависит от того, является ли он трехфазным или однофазным. В случае трехфазного тока реверс легко реализуется путем переключения местами любых двух фазных проводов.

В однофазном двигателе с расщепленной фазой реверсирование достигается путем изменения соединения между первичной обмоткой и цепью запуска. Некоторые однофазные двигатели с расщепленной фазой, разработанные для конкретных применений, могут иметь внутреннее соединение между первичной обмоткой и цепью пуска, так что вращение не может быть изменено. Кроме того, однофазные двигатели с расщепленными полюсами имеют фиксированное вращение, и направление не может быть изменено, кроме как путем разборки двигателя и поворота статора в противоположную сторону относительно исходного направления ротора.

Коэффициент мощности [ править ]

Коэффициент мощности асинхронных двигателей варьируется в зависимости от нагрузки, обычно от 0,85 или 0,90 при полной нагрузке до примерно 0,20 без нагрузки ^[39] из-за утечки статора и ротора и реактивных сопротивлений намагничивания. ^[46] Коэффициент мощности можно повысить, подключив конденсаторы либо к отдельному двигателю, либо, предпочтительно, к общей шине, охватывающей несколько двигателей. По экономическим и другим соображениям в энергосистемах коэффициент мощности редко корректируется до единичного коэффициента мощности. ^[47] Применение силовых конденсаторов с гармоническими токами требует анализа энергосистемы, чтобы избежать гармонического резонанса между конденсаторами и реактивными сопротивлениями трансформатора и цепи. ^[48] Для минимизации резонансного риска и упрощения анализа энергосистемы рекомендуется коррекция коэффициента мощности общей шины. ^[48]

Эффективность [ править ]

КПД двигателя при полной нагрузке составляет около 85–97%, соответствующие потери двигателя разбиваются примерно следующим образом: ^[49]

• Трение и парусность 5–15%
• Потери в железе или сердечнике , 15–25%
• Потери в статоре, 25–40%
• Потери в роторе, 15–25%
• Потери от паразитной нагрузки 10–20%.

Различные регулирующие органы во многих странах приняли и внедрили законы, поощряющие производство и использование электродвигателей с более высоким КПД. Существует существующее и готовящееся к рассмотрению законодательство относительно будущего обязательного использования асинхронных двигателей с повышенным КПД в определенном оборудовании. Для получения дополнительной информации см .: Высокая эффективность .

Эквивалентная схема Штейнмеца [ править ]

Многие полезные взаимосвязи двигателя между временем, током, напряжением, скоростью, коэффициентом мощности и крутящим моментом могут быть получены из анализа эквивалентной схемы Штейнмеца (также называемой Т-эквивалентной схемой или рекомендованной IEEE эквивалентной схемой), математической модели, используемой для описания того, как Входная электрическая мощность асинхронного двигателя преобразуется в полезную выходную механическую энергию. Эквивалентная схема представляет собой однофазное представление многофазного асинхронного двигателя, действующего в установившихся условиях сбалансированной нагрузки.

Эквивалентная схема Штейнмеца выражается просто через следующие компоненты:

• Сопротивление статора и реактивное сопротивление утечки ( , ).${\displaystyle R_{s}}$${\displaystyle X_{s}}$
• Ротор сопротивление, утечки реактивного сопротивления и скольжение ( , или , и ).${\displaystyle R_{r}}$${\displaystyle X_{r}}$${\displaystyle R_{r}'}$${\displaystyle X_{r}'}$${\displaystyle s}$
• Реактивное сопротивление намагничивания ( ).${\displaystyle X_{m}}$

Перефразируя Алджера в Ноултоне, асинхронный двигатель - это просто электрический трансформатор, магнитная цепь которого разделена воздушным зазором между обмоткой статора и подвижной обмоткой ротора. ^[28] Эквивалентная схема соответственно может быть показана либо с компонентами эквивалентной схемы соответствующих обмоток, разделенных идеальным трансформатором, либо с компонентами ротора, относящимися к стороне статора, как показано в следующей схеме и соответствующих таблицах уравнений и определений параметров. ^{[39] [47] [50] [51] [52] [53]}

Определения параметров цепи
		Единицы
${\displaystyle f}$	частота источника статора	Гц
${\displaystyle f_{\text{s}}}$	синхронная частота статора	Гц
${\displaystyle n_{\text{r}}}$	скорость ротора в оборотах в минуту	об / мин
${\displaystyle n_{\text{s}}}$	синхронная скорость в оборотах в минуту	об / мин
${\displaystyle I_{\text{s}}}$	статора или первичного тока	А
${\displaystyle I_{\text{r}}'}$	ротор или вторичный ток относительно стороны статора	А
${\displaystyle I_{\text{m}}}$	ток намагничивания	А
${\displaystyle j={\sqrt {-1}}}$	мнимое число или поворот на 90 ° , оператор
${\displaystyle K_{\text{TE}}}$	${\displaystyle =X_{m}/\left(X_{s}+X_{m}\right)}$ Фактор реактивного сопротивления Тевенина
${\displaystyle m}$	количество фаз двигателя
${\displaystyle p}$	количество полюсов двигателя
${\displaystyle P_{\text{em}}}$	электромеханическая мощность	Вт или л.с.
${\displaystyle P_{\text{gap}}}$	мощность воздушного зазора	W
${\displaystyle P_{\text{r}}}$	потери меди в роторе	W
${\displaystyle P_{\text{o}}}$	входная мощность	W
${\displaystyle P_{\text{h}}}$	потеря в сердечнике	W
${\displaystyle P_{\text{f}}}$	потери на трение и парусность	W
${\displaystyle P_{\text{rl}}}$	входная мощность ходового света ватт	W
${\displaystyle P_{\text{sl}}}$	потеря паразитной нагрузки	W
${\displaystyle R_{\text{s}},X_{\text{s}}}$	сопротивление статора или первичной обмотки и реактивное сопротивление утечки	Ω
${\displaystyle R_{\text{r}}',X_{\text{r}}'}$	сопротивление ротора или вторичной обмотки и реактивное сопротивление утечки относительно стороны статора	Ω
${\displaystyle R_{\text{o}},X_{\text{o}}}$	сопротивление и реактивное сопротивление утечки на входе двигателя	Ω
${\displaystyle R_{\text{TE}},X_{\text{TE}}}$	Эквивалентное сопротивление Тевенина и реактивное сопротивление утечки, объединяющее и${\displaystyle R_{\text{s}},X_{\text{s}}}$${\displaystyle X_{m}}$	Ω
${\displaystyle s}$	соскальзывать
${\displaystyle T_{\text{em}}}$	электромагнитный момент	Нм или фут-фунт
${\displaystyle T_{\text{max}}}$	момент пробоя	Нм или фут-фунт
${\displaystyle V_{\text{s}}}$	сжатое фазное напряжение статора	V
${\displaystyle X_{\text{m}}}$	намагничивающее реактивное сопротивление	Ω
${\displaystyle X}$	${\displaystyle X_{s}+X_{r}'}$	Ω
${\displaystyle Z_{\text{s}}}$	статора или первичного импеданса	Ω
${\displaystyle Z_{\text{r}}'}$	ротор или вторичный импеданс, относящийся к первичной	Ω
${\displaystyle Z_{\text{o}}}$	полное сопротивление статора двигателя или первичного входа	Ω
${\displaystyle Z}$	комбинированный ротор или вторичный и намагничивающий импеданс	Ω
${\displaystyle Z_{\text{TE}}}$	Импеданс эквивалентной схемы Тевенина, ${\displaystyle R_{\text{TE}}+X_{\text{TE}}}$	Ω
${\displaystyle \omega _{\text{r}}}$	скорость ротора	рад / с
${\displaystyle \omega _{\text{s}}}$	синхронная скорость	рад / с
${\displaystyle Y}$	${\displaystyle =G-jB={\frac {1}{Z}}={\frac {1}{R+jX}}={\frac {R}{Z^{2}}}-{\frac {jX}{Z^{2}}}}$	Мхо
${\displaystyle \left\vert Z\right\vert }$	${\displaystyle {\sqrt {R^{2}+X^{2}}}}$	Ω

Следующие практические приближения применяются к схеме: ^{[53] [54] [55]}

• Максимальный ток возникает в условиях тока заторможенного ротора (LRC) и несколько меньше , при этом LRC обычно в 6-7 раз превышает номинальный ток для двигателей стандартной конструкции B. ^[30]${\displaystyle V_{\text{s}}/X}$
• Пробойный момент возникает тогда и так , что и, таким образом, при постоянном входном напряжении максимальный крутящий момент асинхронного двигателя с малым скольжением в процентах составляет примерно половину от его номинального значения LRC.${\displaystyle T_{\text{max}}}$${\displaystyle s\approx R_{\text{r}}'/X}$${\displaystyle I_{\text{s}}\approx 0.7\;LRC}$${\displaystyle T_{\text{max}}\approx KV_{\text{s}}^{2}/2X}$
• Относительное реактивное сопротивление утечки между статором и ротором стандартных асинхронных двигателей с клеткой конструкции B составляет ^[56]

  ${\displaystyle {\frac {X_{\text{s}}}{X_{\text{r}}'}}\approx {\frac {0.4}{0.6}}}$.

• Если пренебречь сопротивлением статора, кривая крутящего момента асинхронного двигателя сводится к уравнению Клосса ^[57]

  ${\displaystyle T_{\text{em}}\approx {\frac {2T_{\text{max}}}{{\frac {s}{s_{\text{max}}}}+{\frac {s_{\text{max}}}{s}}}}}$, где скользит .${\displaystyle s_{\text{max}}}$${\displaystyle T_{\text{max}}}$

Линейный асинхронный двигатель [ править ]

Линейные асинхронные двигатели, которые работают по тем же общим принципам, что и роторные асинхронные двигатели (часто трехфазные), предназначены для движения по прямой. Использование включает магнитную левитацию , линейный движитель, линейные приводы и перекачку жидкого металла . ^[58]

См. Также [ править ]

• Двигатель переменного тока
• Круговая диаграмма
• Индукционный генератор
• Премиальная эффективность
• Переменный поток хладагента

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

Классические источники [ править ]

• Бейли, Бенджамин Франклин (1911). Асинхронный двигатель . Макгроу-Хилл. Индукционный двигатель.
• Беренд, Бернхард Артур (1901). Асинхронный двигатель: Краткий трактат о его теории и конструкции, с многочисленными экспериментальными данными и диаграммами . Издательская компания McGraw / Электрический мир и инженер.
• Мальчик де ла Тур, Анри (1906). Асинхронный двигатель: его теория и конструкция, изложенные практическим методом расчета . Переводил Сиприен Одилон Майю. McGraw Pub. Co.

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме асинхронных двигателей .

• Кто изобрел многофазный электродвигатель?
• Сильванус Филлипс Томпсон: Многофазные электрические токи и двигатели переменного тока
• Темы об индукционных двигателях с веб-сайта Hyperphysics, размещенного CR Nave, Отделение физики и астрономии GSU.